Een nieuwe vinding van de TU Delft moet een traumachirurg van het Erasmus MC helpen met meten of mensen met een nieuw soort beenprothese minder vaak struikelen. De struikelteller gebruikt machine learning om struikelmomenten van mensen met een beenprothese beter te detecteren, evenals hun reactie op het struikelen. Dit moet aantonen dat een nieuw soort prothese - de klikprothese - inderdaad voordelen heeft boven de nu meestal toegepaste kokerprothese.
Traumachirurg Oscar van Waes van het Erasmus MC plaatst sinds een aantal jaar een nieuw type prothese in het bot bij sommige mensen na een beenamputatie. De beenprothese wordt rechtstreeks vastgeklikt aan een steel die verankerd zit in het bot, ook wel osseo-integratie of klikprothese genoemd. Vergeleken met een kokerprothese heeft dit volgens Van Waes enkele voordelen: het geeft minder pijnklachten en lopen gaat makkelijker. In Nederland komen jaarlijks rond de 100 mensen in aanmerking voor een klikprothese.
Minder struikelen met klikprothese
Van zijn patiënten met een klikprothese hoort Van Waes terug dat ze minder vaak struikelen. "Ik kan me daar wel iets bij voorstellen, want met zo’n prothese ervaar je de oneffenheden op de grond veel beter als je loopt." Hij zocht samenwerking met de afdeling biomechanical engineering van de TUDelft om meer solide bewijs te vinden. Samen met Jaap Harlaar, hoogleraar klinische biomechanica bij de TU Delft, kwam hij op idee voor de struikelteller: een objectieve manier om te meten of klikprothese-dragers daadwerkelijk minder struikelen.
Dylan den Hartog, destijds masterstudent Mechanical Engineering aan de TU Delft, ontwikkelde de struikelteller als afstudeerproject. De teller, ter grootte van een luciferdoosje, meet versnelling en draaiing van het been. Om het apparaatje in te stellen, maakte Den Hartog het vast aan het onderbeen van tien gezonde vrijwilligers. Zij werden vervolgens door onverwachte obstakels aan het struikelen gebracht op een loopband (met een veiligheidsharnas aan).
Struikelteller herkent struikelmomenten
Met de data uit het struikelexperiment ontwikkelde Den Hartog een algoritme dat vrijwel alle - 273 van de 276 - struikelmomenten correct kon detecteren. Hij gebruikte daarvoor machine learning, een vorm van kunstmatige intelligentie. "Het lukt ons behalve het onderscheid tussen struikelen en dagelijkse bewegingen zoals traplopen, bovendien ook om onderscheid te maken tussen twee soorten reacties op het struikelen."
Van Waes stelt dat het apparaat is meteen toepasbaar voor onderzoek. De volgende stap is om de teller te gebruiken bij mensen met een standaard kokerprothese en een klikprothese en het verschil te meten. De traumachirurg hoopt zo aan te tonen dat mensen met een klikprothese daadwerkelijk minder struikelen dan kokerlopers.
De samenwerking tussen de technici en medici is beiden heel goed bevallen. "De prothesiologie wordt meer geavanceerd", aldus Van Waes. "Met de TU Delft willen we meer expertise ontwikkelen op het gebied van sensoren en feedback tussen de prothese en de zenuwen in de stomp." Andersom is het voor technologen interessant om oplossingen te bedenken voor vragen uit de kliniek, voegt prof. Harlaar toe (tevens aan de afdeling orthopedie verbonden).
Samenwerking Erasmus MC, TU Delft
De struikelteller is een van de eerste resultaten van de samenwerking tussen het Erasmus MC en de TU Delft, genaamd Convergence Health & Technology. Onlangs lanceerde de TU Delft in dit kader de Tech for Health-campagne.
Ernst Kuipers, CEO Erasmus MC, stelt hierover. "De weg naar een gezonde toekomst vereist dat we technologie, geneeskunde en sociale wetenschappen bij elkaar brengen. Dit maakt het mogelijk om grote problemen aan te pakken, zoals een toenemende vraag naar en complexiteit van de gezondheidszorg, een tekort aan personeel in de gezondheidszorg, stijgende kosten en grote verstorende factoren zoals de covid-pandemie. Het Erasmus MC is er trots op om op dit gebied nauw samen te werken met de Technische Universiteit Delft, die de Tech for Health-campagne heeft gelanceerd. Dit onderstreept het brede scala aan excellent zorgonderzoek dat aan de TU Delft wordt gedaan."
